ORIGEN, FORMACIÓN Y TIPOS DE SUELOS

Origen  FormaciOn y Tipos de Suelos

 

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Video Origen y Formación del Suelo

El suelo es la porción más superficial de la corteza terrestre, constituida en su mayoría por residuos de roca provenientes de los procesos erosivos y otras alteraciones tanto físicas y químicas, así como de materia orgánica fruto de la actividad biológica que se desarrolla en la superficie.

Origen y Formacion del Suelo

En la formación de los suelos, la roca madre se ve afectada por procesos de meteorización, tanto física (desagregación) como química (alteración).

Luego mediante agentes naturales los productos de la meteorización pueden ser transportados causando la erosión de aquellas rocas más superficiales de la corteza terrestre. Estos materiales se depositarán posteriormente y mediante diversos fenómenos se consolidará el suelo propiamente dicho.

Los procesos de formación del suelo se denominan edafogénesis, y los factores que intervienen en este proceso son: el clima, la topografía, la acción biológica, la composición litológica y el tiempo de actuación de todos ellos. Dentro de estas acciones debemos saber que la desagregación dará como producto gravas, arenas o limos, ya que para la formación de arcillas se requiere de transformaciones químicas. Después de la meteorización el suelo formado puede permanecer en el lugar (suelo residual) o ser transportado por agentes naturales como el agua, tanto en estado líquido como sólido, y el aire.

¿Que diferencia existe entre Rocas y Suelos?

  • Las Rocas son un agregado natural de partículas minerales unidas mediante grandes fuerzas cohesivas, también se les conoce por ser un material en masa de alta resistencia, y por otro lado, un material muy débil en función de las diaclasas (fractura en las rocas que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, excepto una mínima separación transversal) que presente.
  • Los Suelos, por el contario son un elemento natural compuesto de corpúsculos minerales separables, por medios mecánicos de muy poca intensidad, formado inicialmente por la erosión de las rocas.

Estos materiales Rocas y Suelos, a lo largo del tiempo, y en función de su ubicación, se ven alterados por fuerzas y efectos muy distintos, de intensidad muy variable, como pueden ser la presión de capas superiores, fuerzas tectónicas, diferentes temperaturas, acciones del viento o del agua, entre otros, resultando rocas y suelos, que incluso siendo del mismo tipo y material constituyente, poseen características internas muy diferentes.

El proceso de creación de Rocas y Suelos, hace que la Mecánica Tensional de cada uno de ellos, sea muy diferente, dependiendo de sus propiedades internas, por ello, las Teorías del Calculo de la Mecánica de las Rocas y de Suelos, son muy extensas y muy diferentes para cada uno.

Importancia de los Tipos de Suelos

La importancia de los tipos de suelo radica en sus beneficios como el sustento de la vida en la tierra, funciones ecológicas esenciales, hábitat para diversidad de especies, regulación del ciclo hidrológico o del clima, cultivos agrícolas, satisfacer necesidades básicas, reciclado biogeoquímico y muchos otros servicios que garantizan un equilibrio en la naturaleza, la conciencia ante la contaminación y degradación de los suelos es necesaria para prevenir los efectos que debilitan la calidad de vida y poner en prácticas medidas para la conservación de la capa superficial terrestre.

Clasificacion de los Suelos

Un sistema de clasificación de suelos proporciona un lenguaje común para expresar en forma concisa las características generales de los suelos, que son infinitamente variadas sin una descripción detallada; consiste en categorizar y agrupar a los suelos junto con otros que posean características semejantes en cuanto a propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas similares.

Según el tamaño de las partículas, podemos distinguir los siguientes tipos de suelos:

  • Gravas.
  • Arenas.
  • Limos.
  • Arcillas.

Se presenta a continuación un cuadro comparativo que contempla la clasificación de los suelos según el tamaño de sus partículas componentes, de acuerdo a la Norma IRAM 10535, el MIT (Massachusetts Institute of Technology), y los sistemas de clasificación ASTM D3282‐93/97 ó VN ‐ E4 ‐ 84 (H.R.B.) y SUCS (Sistema Universal de Clasificación de Suelos).

En la Imagen se muestran una serie de muestras de suelos en las cuales se puede apreciar la diferencia de tamaños de partículas recién mencionadas.

Estos, a su vez, podrían ser agrupados en dos grandes grupos segun la textura del suelo en: suelos gruesos y suelos finos. Algunas de las diferencias más importantes a destacar entre suelos de granos gruesos y suelos de granos finos son las siguientes:

Si se quiere estudiar la distribución granulométrica de la fracción fina de un suelo (partículas menores a 0,075mm) se debe recurrir al método de análisis por sedimentación (sedimentometría). Mientras que para conocer la distribución de la fracción gruesa se utiliza el tamizado (vía seca) y/o vía húmeda. Una vez realizados ambos procesos, se puede construir curvas con los porcentajes en peso que pasan por cada tamiz. A modo de ejemplo, se muestra en la imagen una gráfica con la distribución granulométrica para los distintos tipos de suelos que permite diferenciar los distintos tamaños de partículas.

La forma de las partículas presentes en la masa de un suelo tiene la misma importancia que la distribución de tamaño de partícula debido a su influencia significativa en las propiedades físicas de un suelo determinado. La forma de la partícula, en general, puede dividirse en tres categorías de importancia:

  • Voluminosa: puede ser angular, subangular, subredondeada y redondeada.
  • Escamosa o laminar: tienen baja esfericidad (minerales de arcilla).
  • Nodulosa: son mucho menos comunes que los otros dos tipos (ejemplo: depósitos de coral). 

A raíz de esto, podemos mencionar dos parámetros importantes a la hora de caracterizar la forma de una partícula de suelo:

  • Esfericidad: expresa el grado de aproximación de la partícula a una esfera de igual

formula 4 esfericidad suelos

Donde:

  • rmáx: radio máximo de la partícula
  • rmín: radio mínimo de la partícula

Redondez: una expresión del grado de agudeza de las aristas y ángulos.

redondez suelo formula 5

Donde:

  • ri: radio i de la partícula
  • N: cantidad de radios medidos de la partícula
  • rmáx: radio máximo de la partícula

Además, puede establecerse una clasificación particular dependiendo del valor obtenido mediante la Ecuación de Redondez, cuyos valores más bajos corresponderán a partículas muy angulares y aquellos cercanos a 1 a partículas bien redondeadas. El caso R = 1, indicaría que la partícula es un círculo perfecto.

Suelos Finos

Arcillas

Las arcillas son cualquier sedimento o depósito mineral formado por partículas muy pequeñas cuyo tamaño es inferior a los 0,002mm, y que se componen principalmente de silicatos de aluminio hidratados. Se caracterizan por ser plásticas cuando se las humedecen y por la sonoridad y dureza al calentarla por encima de los 800°C. Como fue mencionado anteriormente, provienen de la alteración físico‐química, por acción principalmente del agua, de minerales que forman parte de otras rocas preexistentes (feldespatos, piroxenos y micas), surgiendo así los “minerales de la arcilla”, en función de que roca se altera y en qué grado. Cuando se refiere a la arcilla no se habla de un único material de composición simple, sino de uno muy diverso en origen y composición. Por ejemplo, se pueden observar muestras de arcilla con gamas de colores completamente diferentes en la imagen, poniendo de manifiesto las diferentes composiciones desde un punto de vista visual.

Composicion Cristaloquimica

Las arcillas pertenecen a una clase particular de minerales denominados silicatos, en particular, al grupo de los filosilicatos, o silicatos en hojas. Su estructura puede entenderse a partir de la combinación de hojas tetraédricas (T) y octaédricas (O). 

Es importante indicar algunos aspectos terminológicos importantes:

  • Plano atómico: Se dice de aquella superficie que contiene alineaciones de átomos.
  • Hojas: Conjunto de planos atómicos definidos por la presencia de unidades estructurales básicas.
  • Láminas: Apilamiento de varias.

 

Una hoja tetraédrica está constituida por una disposición bidimensional de tetraedros de SiO ‐4, compartiendo 3 de los 4 oxígenos que poseen y formando capas de extensión infinita, en la que los tetraedros se distribuyen formando hexágonos. El silicio tetraédrico puede estar, en parte, sustituido por Al3+ o Fe3+.

La hoja octaédrica, en general, está formada por un arreglo de octaedros de AlO6, denominándose hoja de gibbsita. Aunque en ciertas oportunidades el Al3+ puede estar sustituido por Mg2+ (hoja de brucita), Fe2+ o Fe3+ y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn.

El plano de unión entre ambas capas está formado por los oxígenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir (oxígenos apicales), y por grupos (OH) de la capa brucítica o gibsítica.

Todos los enlaces establecidos entre oxígeno, (OH) y cationes, son de tipo covalente y no pueden ser rotos con facilidad, salvo que se suministre una elevada energía para deshacer el enlace. Una unión similar puede ocurrir en la superficie opuesta de la capa octaédrica, dándose las siguientes combinaciones:

  • Dos capas: hoja tetraédrica más octaédrica se denominan bilaminares, 1:1, o T‐O
  • Tres capas: hoja octaédrica y dos tetraédricas, se denominan trilaminares, 2:1 o T‐O‐T

A la unidad formada por la unión de una capa octaédrica más una o dos tetraédricas se la denomina lámina. Las fuerzas que unen las diferentes unidades estructurales son más débiles que las existentes entre los iones de una misma lámina, por lo que existe una clara dirección de exfoliación, paralela a las láminas.

 

Grupos Arcillosos más Representativos

Tipos de suelos desde el punto de vista de la Mecanica de Suelos

• Suelos no Cohesivos:

Las partículas no tienden a juntarse ni adherirse, sus partículas son relativamente grandes, también llamados suelos granulares o friccionantes (arenas, gravas y limos).

• Suelos Cohesivos:

Existen partículas muy pequeñas donde predominan los efectos electroquímicos superficiales. Las partículas tienden a juntarse (interacción agua/partícula) en suelos plásticos como las arcillas.

• Suelos Organicos:

Son suelos esponjosos, con grumos y compresibles. Estos están prohibidos para soportes de estructuras de ingeniería.

Nota: La capacidad de un suelo compacto y mantener su consistencia bajo presión determina si proporcionará una base conveniente para el edificio. En efecto, ingenieros examinan las características físicas de un suelo medio ambiente como parte del proceso de pre-planificación involucrado con proyectos de construcción.

Preguntas Frecuentes:

¿Cuales son los tipos de suelos en mecanica de suelos?

Según las caracteristicas mecanicas se pueden distinguir tres tipos de suelos: suelos no cohesivos, cohesivos y orgánicos.

¿Cuales son los factores abióticos del suelo?

Un factor abiótico es un componente no vivo del medio ambiente, puede ser químico o físico. Los factores abióticos que afectan el suelo se dividen en tres categorías básicas: climáticos, edáficos y sociales; los factores climáticos incluyen la humedad, la luz solar y otros; edáficos se refieren a las condiciones del suelo, por lo que los factores abióticos edáficos incluyen el suelo y la geografía de la tierra y los factores sociales son el uso de la tierra y los recursos hídricos de la zona.

¿Que es la estratificacion del suelo?

La estratificación del suelo es el proceso en el cual los sedimentos que componen el suelo se acumulan unos sobre otros, en capas.

¿Que es la cohesion aparente del suelo?

La cohesión aparente es un fenómeno originado cuando el suelo esta parcialmente saturado (ni en estado seco, ni totalmente saturado), debido a las fuerzas de tensión superficiales desarrolladas por el agua que restringen el movimiento de partículas pequeñas (0.05mm - 5mm).

¿Cuáles son las características de los suelos organicos?

Los suelos orgánicos presentan las características siguientes: su contenido natural de agua puede variar entre 200 a 300%, son altamente compresibles, las pruebas de laboratorio indican que, sometidos a cargas, un gran porcentaje del asentamiento se deriva de su consolidación secundaria.

¿Que son los suelos LOESS?

Son suelos predominantemente limosos formados por acción eólica, es decir, por la deposición de partículas con tamaños entre los 10 a los 50 micrómetros, (loess primario) que pueden ser retransportados y redepositados por otros medios (loess secundario o loessoides); generalmente presenta un color amarillento y carece de estratificación. Está formado principalmente por silicatos, carbonato de calcio, detritos orgánicos y minerales del grupo de las arcillas.

¿Como determinar el contenido de humedad del suelo?

El contenido de humedad o el contenido de agua del suelo es un parámetro importante para la construcción de edificaciones, se determina a través de varios métodos como: secado al horno, carburo de calcio, equilibrio de torsión, picnómetro, baño de arena, radiación, alcohol y otros. De todos los métodos el secado en horno, es el método más común y preciso.

¿Cuándo se erosionan los suelos?

Los suelos tienden a erosionarse cuando se someten a procesos naturales, y especialmente en condiciones climáticas extremas que pueden involucrar, lluvias, nevadas, tornados, huracanes e inundaciones. Los ingenieros geotécnicos diseñan estrategias para mitigar la socavación y la erosión de los suelos.

Fuentes:

  • BOULAINE, J. (1969): Sol, Pedon et Genon. Concepts et définitions. Bull. Association.
    Française pour l’Etude du Sol. Paris.
  • https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/soil-biology.
  • MACÍAS VÁZQUEZ, F. (1980): Memoria sobre concepto, método y fuentes de Edafología. Universidad de Santiago.
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